衛(wèi)星導航的新秀們

宋心榮

2017年8月19日，1枚H2A火箭從日本種子島騰空而起，將“引路”3號導航衛(wèi)星送入軌道。不久后的8月31日，印度也發(fā)射了IRNSS-1H導航衛(wèi)星。不過，由于整流罩未能打開，導致發(fā)射失敗。兩個衛(wèi)星導航領域新玩家似乎勁頭正盛，反觀俄羅斯和歐盟兩個老玩家卻光芒暗淡，關于“格洛納斯”和“伽利略”的新進展越來越少。

沒有錢是萬萬不能的

俗話說，“錢不是萬能的，但沒有錢是萬萬不能的”，在航天領域更是如此。歐盟自歐債危機爆發(fā)后，各國經(jīng)濟都十分低迷。經(jīng)濟不景氣，用于發(fā)展航天的預算自然就會下降。而在預算被砍的情況下，還要優(yōu)先保證運載火箭和對地觀測衛(wèi)星的研制，用于導航衛(wèi)星系統(tǒng)的預算僅為11%左右。預算的不足嚴重拖慢了“伽利略”系統(tǒng)的建設進度。直到2016年，歐空局的預算才大漲18.4%，達到了52.5億歐元，以保障“伽利略”衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建設。

安裝進整流罩等待發(fā)射。

相比歐盟，俄羅斯的經(jīng)濟情況更為糟糕。因為克里米亞半島問題，俄羅斯遭到西方制裁，經(jīng)濟連年萎縮，航天經(jīng)費只能大幅削減。與歐盟一樣，在俄聯(lián)邦航天計劃中導航衛(wèi)星也不是優(yōu)先發(fā)展對象，僅有的預算要保證“安加拉”運載火箭和東方航天發(fā)射場的建設。反正“格洛納斯”還能湊合著用，所以俄羅斯人也就不急著對其進行更新了。

相比俄歐，日本和印度最近幾年則進入了航天投資的快速增長期。日本2017年國家航天開發(fā)預算總額達到30.26億美元，超過了俄羅斯的22億美元。印度2016年的航天預算為10.9億美元，雖然總量不大，但卻比2015年增加了26%。另外，日本和印度在航天領域的攤子比俄歐小，留給開發(fā)衛(wèi)星導航系統(tǒng)的錢自然很充裕，發(fā)展勢頭良好。

印度區(qū)域導航衛(wèi)星系統(tǒng)

雖然印度工業(yè)基礎不過硬，但電子信息產(chǎn)業(yè)卻非常給力，這讓印度政府發(fā)現(xiàn)了發(fā)展航天事業(yè)的契機。印度空間研究組織（ISRO）的總部就坐落在印度的“硅谷”班加羅爾，充分利用了印度信息產(chǎn)業(yè)的人才和產(chǎn)品。印度區(qū)域導航衛(wèi)星系統(tǒng)（IRNSS）就是ISRO與印度信息產(chǎn)業(yè)合作的范例。該系統(tǒng)計劃為印度全國以及印度邊界外1 500千米范圍內(nèi)的用戶提供定位精度為20米的導航服務。

2013年7月1日，印度發(fā)射了第一枚衛(wèi)星IRNSS-1A。在隨后的3年中，又相繼發(fā)射了6顆衛(wèi)星，完成了IRNSS系統(tǒng)星座的構筑。然而在 2016年下半年，IRNSS系統(tǒng)各衛(wèi)星上的原子鐘開始出現(xiàn)問題。7顆衛(wèi)星總計21個星上時鐘中有7個發(fā)生故障，其中一顆衛(wèi)星的全部3個原子鐘都發(fā)生了故障，等于報廢。2017年8月31日，印度發(fā)射的IRNSS-1H就是計劃替換這顆報廢的衛(wèi)星。發(fā)射失敗導致IRNSS的功能在最近一段時期將大打折扣。不過，原子鐘故障真賴不得印度人，印度知道自造星用原子鐘不靠譜，專門使用瑞士SpectraTime公司的產(chǎn)品，該公司同時也是“伽利略”系統(tǒng)原子鐘的供貨商。結果，該公司的產(chǎn)品無法長期在宇宙輻射環(huán)境下穩(wěn)定工作，在“伽利略”和IRNSS上都出現(xiàn)了故障。原子鐘事件以后，印度國家物理實驗室開始大張旗鼓地研制“印度制造”的銣原子鐘。但印度自造的產(chǎn)品，上星以后能撐多久很難說。原子鐘事件凸顯出印度航天的窘境，航天產(chǎn)業(yè)歸根結底還是屬于高端制造業(yè)，僅依靠信息產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢就想彎道超車談何容易?！坝《戎圃臁钡目谔柡捌饋砣菀?，做起來難。由于有大量零部件需要依靠進口，IRNSS系統(tǒng)即便讓印度看似擺脫了對GPS和“格洛納斯”的依賴，但實際上是又使印度陷入另一個技術的依賴之中。

日本準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)

和印度不同，日本在工業(yè)基礎上完全具備發(fā)展衛(wèi)星導航系統(tǒng)的技術實力。不過，日本的問題在于受到了美國的嚴重制約。因此，日本建設自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)也非一帆風順。日本版GPS準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)的首顆導航衛(wèi)星于“引路”1號早在2010年就發(fā)射升空。第二顆“引路”2號卻遲至2017年6月1日才發(fā)射。8月，日本發(fā)射了“引路”3號。日本還打算今年年內(nèi)發(fā)射“引路”4號?！耙贰?號入軌后，準天頂系統(tǒng)的衛(wèi)星星座就已組建完畢，經(jīng)過一段時間的在軌調試就可以投入使用了。即便“引路”4號按期發(fā)射，日本建設準天頂系統(tǒng)也用了足足7年，比印度的3年還長很多。日本建設衛(wèi)星導航系統(tǒng)的速度比印度還慢，這顯然不是技術原因導致的。事實上，日本造什么衛(wèi)星受到美國人的嚴密監(jiān)控，不是想造就能造的。1990年，日美兩國簽訂《衛(wèi)星采購協(xié)議》，規(guī)定日本的非研發(fā)用途衛(wèi)星需要向外國市場開放。說是外國市場，其實就是美國市場。1990年以來，日本的非研發(fā)用途衛(wèi)星絕大多數(shù)由美國企業(yè)制造。1990年至今，在美國以購買美國衛(wèi)星抵消貿(mào)易逆差的強大壓力下，日本花費大量外匯購買了美國30多顆通信衛(wèi)星，嚴重妨礙了自身通信衛(wèi)星的發(fā)展。

日本之所以不能自主發(fā)展航天產(chǎn)業(yè)，很大程度上是因為美國人迫使日本確立了以研發(fā)而不是應用為主導的航天發(fā)展政策，既可以享用日本研發(fā)衛(wèi)星試驗出的新技術成果，又可以避免日本的應用衛(wèi)星侵占美國的市場份額。既然是以研發(fā)為主導，那么大力開發(fā)像導航衛(wèi)星這樣的應用衛(wèi)星的開發(fā)自然不合理，也給了美國人施壓的理由。直到2008年5月，日本國會通過了新版的航天基本法，日本的航天政策才開始發(fā)生轉變，改為以應用需求為主導，提出了“加快航天產(chǎn)業(yè)化”的口號。這才為日本研發(fā)自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)亮了綠燈。2010年第一顆“引路”1號衛(wèi)星發(fā)射以后，日本政府花了很長時間觀察美國的反應。在確定美國不會反對后，日本政府才于2013年宣布將正式建設日本自己的導航衛(wèi)星星座——準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由1顆地球同步衛(wèi)星和3顆非同步軌道的“準天頂”衛(wèi)星組成，最終將于2018年3月建成。3顆非同步軌道衛(wèi)星的軌道雖不同，但都與地球赤道所在平面成45°的夾角，因此始終有1顆衛(wèi)星停留在日本正上方靠近天頂?shù)牡胤?。準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)能和GPS在日本上空的衛(wèi)星一起為日本提供增強導航服務，也可自己單獨提供區(qū)域導航服務——鑒于害怕刺激到美國人，日本的準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)設計時主要考慮是和GPS實現(xiàn)共用，目的是校正GPS的定位誤差，在GPS失效時保證定位，而不是取代GPS。因此“引路”系列導航衛(wèi)星上日本自行研制的銣原子鐘精度不是特別高，如果離開了GPS單獨運作，其定位精度很成問題。

目前，準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)星座的建設正在按計劃展開，但該系統(tǒng)能否如期建成，還取決于美國人的態(tài)度。美國會不會又以貿(mào)易逆差為由迫使日本人放棄準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)，繼續(xù)購買美國的GPS相關服務，或者強迫日本買美國的導航衛(wèi)星，值得進一步觀察。

責任編輯：王鑫邦